Dieser Artikel enthält Informationen über die niederländische Norm für explosionsfähige Atmosphären (Teil 37): nicht-elektrische Ausrüstung für den Einsatz in explosionsfähigen Atmosphären, mit besonderem Augenmerk auf:

  • Zündgefahr von Lagern
  • Zündgefahr von Antrieben
  • Zündschutzarten: b1 und b2

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Die Entzündungsgefahr von Lagern

Der IP-Schutzgrad, wie in IEC 60529 spezifiziert, der durch die Gehäuse der Geräte bereitgestellt wird, hängt von der vorgesehenen Aufgabe und der Art der Umgebung ab. Dem IP-Schutzgrad wird eine entsprechende Kennziffer zugewiesen, die Teil der Gesamtbewertung der Entzündungsgefahr ist und somit einen bestimmten Schutzgrad bietet.

Effektive Zündquellen wie heiße Oberflächen, mechanisch erzeugte Funken oder ein Verlust des Schutzes durch Vibrationen müssen so weit wie möglich vermieden werden. Diese beweglichen Teile, die Vibrationen oder Reibung verursachen, werden in der Gesamtbewertung der Entzündungsgefahr berücksichtigt. Anschließend müssen diese Komponenten entsprechend neu montiert werden. Auch kleine Spalten zwischen ungeschmierten beweglichen und festen Teilen können Reibung verursachen, die zu heißen Oberflächen oder mechanischen Funken führen kann. Diese Spalten müssen jedoch so konstruiert sein, dass das Risiko einer solchen effektiven Zündquelle dem vorgesehenen Equipment Protection Level (EPL) entspricht.

Bei der Bewertung der Entzündungsgefahr von Lagern müssen folgende Aspekte berücksichtigt werden:

  • Die Eignung der Lager für den vorgesehenen Einsatzzweck der Ausrüstung,
  • Die geschätzte Lebensdauer gemäß ISO 281,
  • Die korrekte Platzierung im Gehäuse und auf der Welle unter Berücksichtigung der vertikalen und axialen Belastungen des Lagers,
  • Die richtige Ausrichtung,
  • Die axialen und radialen Belastungen, die unter extremen Bedingungen durch thermische Ausdehnung der Welle und des Gehäuses entstehen können,
  • Der Schutz vor dem Eindringen von Wasser und festen Partikeln,
  • Der Schutz vor elektrischen Strömen, wie z. B. Leckströmen, die Funkenbildung verursachen können,
  • Eine ausreichende Schmierung,
  • Wartungskontrollen in festgelegten Intervallen,
  • Der Austausch der Lager nach Verschleiß oder spätestens am Ende der empfohlenen Lebensdauer,
  • Der Schutz des Lagers vor Vibrationen, insbesondere im Stillstand,
  • Die Verwendung nichtmetallischer Käfige mit geringer Zuverlässigkeit in industriellen Prozessen,
  • Falls eine spezielle Erprobungsphase erforderlich ist, die potenzielle Zündquellen verursachen kann, wird dies in den Anweisungen detailliert beschrieben.

Zündgefahr bei Antrieben

Auch Antriebe müssen bestimmten Anforderungen genügen, um Zündgefahren zu vermeiden. Für Getriebeantriebe gilt, dass sie die Anforderungen gemäß Abschnitt 5.1 der NEN-Norm erfüllen müssen. Sollte dennoch eine potenzielle Zündquelle bestehen, muss eine alternative Form des Zündschutzes angewendet werden, was durch die umfassende Untersuchung der Zündgefahr festgestellt wird.

Bei Riemenantrieben gibt es zwei Kategorien: Synchronantriebe und Reibungsantriebe. Synchronantriebe bergen ein höheres Risiko für hohe Oberflächentemperaturen, die eine Gefahr darstellen können. Im Gegensatz dazu führt Reibungsantrieb selten zu einer relevanten Wärmeentwicklung.

Riemenantriebe dürfen nicht in Geräten eingesetzt werden, die eine Ga- oder Da-Konstruktion gemäß EPL erfordern. Riemen, die die Anforderungen der Normen ISO 1813 und ISO 9563 erfüllen, sind für die Anwendung in Geräten der Kategorien Mb, Gb oder Db geeignet, jedoch nicht für Anwendungen der Gruppe IIC. Dabei darf die Riemengeschwindigkeit 30 Meter pro Sekunde nicht überschreiten. Riemen mit Verbindungsstellen, die Geschwindigkeiten von mehr als 5 Metern pro Sekunde erreichen, dürfen überhaupt nicht verwendet werden.

Auch Kettenantriebe müssen die Anforderungen aus Abschnitt 5.1 der NEN-Norm erfüllen. Wenn sie mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1 Meter pro Sekunde arbeiten, müssen sie mit speziellen Vorrichtungen ausgestattet sein, die eine durchgehende und sichere Verbindung zwischen Kette und Zahnrad gewährleisten, um eine potenzielle Zündquelle zu vermeiden. Falls dies nicht möglich ist, muss eine Einrichtung vorhanden sein, die das Antriebsdrehmoment vom Zahnrad trennt, sobald die Kette reißt, sich löst oder ihre Kraftübertragung verliert.

Flexibelkupplungen, die innerhalb ihrer Konstruktionsparameter betrieben werden, führen nicht zu heißen Oberflächen, die die maximal zulässige Oberflächentemperatur überschreiten, und sie zerfallen nicht auf eine Weise, die eine Zündgefahr darstellen könnte. Flexibelkupplungen, die speziell zur Aufnahme von Wellenausrichtungsfehlern entwickelt wurden, müssen so installiert werden, dass die zulässigen Toleranzen nicht überschritten werden. Insbesondere müssen die Bohrungen in den Naben präzise gefertigt sein, um einen exakten, konzentrischen Lauf der Kupplungsnaben sicherzustellen. Zudem müssen sie eine geeignete Toleranz aufweisen, um eine sichere und präzise Wellenbefestigung zu gewährleisten.

Bei Förderbändern besteht während des Betriebs keine Gefahr elektrostatischer Entladungen. Sie können jedoch heiße Oberflächen erzeugen oder sogar die maximal zulässige Oberflächentemperatur überschreiten, insbesondere wenn der Riemen durchrutscht oder die Spannung nachlässt. In solchen Fällen müssen die Bänder mit einer Vorrichtung ausgestattet sein, die die richtige Riemenspannung sicherstellt. Diese kann durch eine kontinuierliche Überwachung der Bandspannung oder durch den Vergleich der Relativgeschwindigkeiten von Antriebsrolle und Riemen erfolgen. Letzteres kann entweder kontinuierlich oder durch regelmäßige Inspektionen überwacht werden. Der Hersteller gibt hierbei den maximal zulässigen Geschwindigkeitsunterschied an. Falls der Vergleich der Relativgeschwindigkeiten von Antriebsrolle und Riemen eine Abweichung von mehr als 10 % zeigt, muss das Antriebssystem abgeschaltet werden.

Falls es bei Förderbändern zu einer Fehlausrichtung kommt, durch die die maximal zulässige Oberflächentemperatur überschritten wird, ist eine Vorrichtung erforderlich, die diese Fehlausrichtung erkennt.

Bauteile von Geräten, die einen Riemenantrieb enthalten, müssen aus elektrisch leitfähigem Material bestehen und so angeordnet sein, dass sie als Ableitstrompfad dienen, falls sich elektrostatische Aufladungen auf dem Riemen bilden. Der Rahmen umfasst die Antriebsscheibe oder -trommel sowie alle Spann- oder Umlenkrollen des Riemenantriebs. Zwischen all diesen Bauteilen und der Erdung muss eine spezifische elektrische Verbindung bestehen, wenn der elektrische Widerstand der Ableitung zur Erde größer als 1 Ω ist.

Um das Risiko zu minimieren, dass heiße Oberflächen mit Bauteilen der Ausrüstung in Berührung kommen, erfordern einige Dichtungen ein nachfüllbares Schmiermittel. Solche Dichtungen müssen so konstruiert sein, dass immer ausreichend Schmiermittel vorhanden ist oder eine der folgenden Maßnahmen zur Anwendung kommt:

  • Ein System zur kontinuierlichen Überwachung des Schmiermittelstands.
  • Ein Detektionssystem, das vor steigenden Temperaturen warnt.
  • Die Konstruktion der Ausrüstung muss sicherstellen, dass sie den Testlauf bestehen kann, ohne die maximal zulässige Oberflächentemperatur zu überschreiten. Zudem darf die Ausrüstung keinen Schaden nehmen, der die Zündschutzfunktion beeinträchtigen könnte.
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Zahnradantrieb

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Temperatursensor im Lager

Das Prinzip hinter dem Tap-Density-Tester ist das Hausner-Verhältnis. Dabei wird davon ausgegangen, dass stark kohäsive Pulver auch starke gegenseitige Anziehungskräfte besitzen. Diese helfen, die Schwerkraft zu überwinden, sodass die Partikel sich selbst in leeren Räumen stützen können

Zündprävention und Zündschutzsysteme b1 und b2

Faktoren, die bei der Konstruktion und Einstellung des Zündpräventionssystems berücksichtigt werden müssen, sind:

  • Die Geschwindigkeit, mit der sich eine potenzielle Zündquelle in eine effektive Zündquelle verwandelt.
  • Die Reaktionsgeschwindigkeit des Sensors oder Detektors.
  • Die Reaktionsgeschwindigkeit des Zündpräventionssystems.
  • Der Unterschied zwischen normalen und kritischen Betriebsparametern.
  • Erforderlicher Sicherheitsfaktor.

Wenn das Zündpräventionssystem in der Lage ist, die Anlage abzuschalten und dadurch das Risiko zu verringern, dass eine potenzielle Zündquelle zu einer tatsächlichen Zündquelle wird, muss das System so konfiguriert sein, dass die Abschaltfunktion gesperrt wird. Das bedeutet, dass die Anlage zunächst neu eingestellt werden muss, bevor sie wieder in Betrieb genommen werden kann.

Ein Zündschutzsystem der Stufe b1 muss die folgenden Bedingungen erfüllen:

  • Als een controleparameter een kritieke waarde passeert, moet er actie ondernomen worden. Deze actie moet de kans dat een ontstekingsbron ontbrandt kleiner maken. In plaats van deze actie kan er ook waarschuwing gegeven worden over het feit dat een ontstekingsbron zich aan het ontwikkelen is.
  • Das Zündschutzsystem wird in angemessenen Abständen überprüft. Diese Überprüfung muss so gestaltet sein, dass ein möglicher Verlust der Sicherheitsfunktion erkannt wird.
  • Die Herstelleranweisungen in ISO 80079-36 geben weitere Informationen über die genaue Zeitspanne zwischen den Wartungsprüfungen sowie Empfehlungen zu diesen Prüfungen.

Ein Zündschutzsystem der Stufe b2 muss die folgenden Bedingungen erfüllen:

  • Wenn ein Kontrollparameter einen kritischen Wert überschreitet, muss eine Maßnahme ergriffen werden, um die Wahrscheinlichkeit einer entzündeten Zündquelle zu verringern.
  • Das Zündschutzsystem wird in regelmäßigen Abständen überprüft, wobei ein möglicher Verlust der Sicherheitsfunktion erkannt werden kann.
  • Wenn ein Fehler im Zündschutzsystem auftritt, darf dies nicht zu einer geringeren Schutzwirkung des Systems führen.
  • Die Herstelleranweisungen in ISO 80079-36 spezifizieren die Wartungsintervalle für Sensoren und Zündschutzsysteme.

In der Tabelle sind die Anwendungsbereiche der beiden Arten des Zündschutzes nochmals aufgeführt.

Vorgesehene EPLErgebnis der Zündgefahrenbewertung für bestehende AnlagenNotwendiges KontrollsystemArt des Zündschutzes
Gc, Dc
  • Wirksame Zündquelle während des normalen Betriebs
  • Keine wirksame Zündquelle während des normalen Betriebs erwartet
  • Ein System, das wirksame Zündquellen während des normalen Betriebs verhindert
  • Kein
  • b1
  • kein
Gb, Db
  • Wirksame Zündquelle während des normalen Betriebs
  • Keine wirksame Zündquelle während des normalen Betriebs erwartet
  • Keine wirksame Zündquelle während des normalen Betriebs und erwarteten Störungen erwartet
  • Ein unabhängiges oder fehlersicheres System, das Zündquellen während des normalen Betriebs und erwarteter Störungen verhindert
  • Ein System zur Vermeidung von Zündquellen bei erwarteten Störungen
  • Kein
  • b2 oder zweimal b1
  • b1
  • kein
Ga, Da
  • Keine effektive Zündquelle während des normalen Betriebs erwartet
  • Keine effektive Zündquelle während des normalen Betriebs und erwarteter Störungen erwartet
  • Keine effektive Zündquelle während des normalen Betriebs, erwarteter Störungen und seltener Störungen erwartet
  • Ein unabhängiges oder fehlersicheres System, das Zündquellen bei erwarteten und seltenen Störungen verhindert
  • Ein System zur Vermeidung von Zündquellen bei erwarteten Störungen
  • Kein
  • b2 oder zweimal b1
  • b1
  • kein
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